[发明专利]基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，包括滚刀监测装置(4)，其特征在于，所述滚刀监测装置(4)设置在承压密封装置(1)内，且滚刀监测装置(4)与滚刀刀箱总成(8)相对；

所述滚刀监测装置(4)包括面板(4-1)，所述面板(4-1)固定设置在土舱隔板(2)上，且面板(4-1)中设有相机防护基体(4-2)和灯源防护基体(4-7)；所述相机防护基体(4-2)的前部设有相机防护玻璃(4-3)，且相机防护基体(4-2)中设有视频单元；所述灯源防护基体(4-7)的前部设有灯源防护玻璃(4-9)，且灯源防护基体(4-7)中设有灯源；

其监测方法包括如下步骤：

S1，使用视频单元采集滚刀刀箱总成(8)的图像后，对图像进行预处理；

S2，对预处理后的图像进行特征点识别以定位滚刀(8-2)所在的区域；

S3，对已定位的滚刀(8-2)所在的区域进行扫描，并通过边缘特征提取法识别滚刀(8-2)图像，计算滚刀(8-2)的刀刃在直径方向上两端之间的距离d，距离d即为滚刀(8-2)的直径；

S4，计算滚刀磨损量Δd，滚刀磨损量Δd的计算公式为：

其中，d0为滚刀(8-2)的出厂尺寸。

2.根据权利要求1所述的基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，其特征在于，所述承压密封装置(1)包括设置在土舱隔板(2)后部的承压密封舱(1-2)，且承压密封舱(1-2)与土舱隔板(2)固定连接；所述承压密封舱(1-2)与滚刀监测装置(4)的后部相对，且承压密封舱(1-2)上设有预留孔(1-3)和承压密封门(1-1)。

3.根据权利要求1或2所述的基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，其特征在于，所述面板(4-1)上还设有用于对相机防护玻璃(4-3)或灯源防护玻璃(4-9)进行冲洗的冲洗机构。

4.根据权利要求3所述的基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，其特征在于，所述冲洗机构包括喷嘴座(4-5)，所述喷嘴座(4-5)固定设置在面板(4-1)上，且喷嘴座(4-5)中可拆卸地设有喷嘴(4-6)；所述喷嘴(4-6)与灯源防护玻璃(4-9)或相机防护玻璃(4-3)相对，且喷嘴(4-6)通过喷嘴座(4-5)与外部高压水管路相连接。

5.根据权利要求4所述的基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，其特征在于，所述喷嘴座(4-5)中设有喷嘴座冲洗通道I(4-5-1)和喷嘴座冲洗通道II(4-5-2)，且喷嘴座冲洗通道I(4-5-1)的中心轴与喷嘴座冲洗通道II(4-5-2)的中心轴相垂直；所述喷嘴(4-6)安装在喷嘴座冲洗通道I(4-5-1)中，且喷嘴座冲洗通道I(4-5-1)的中心轴正对相机防护玻璃(4-3)或灯源防护玻璃(4-9)的中心；所述喷嘴座冲洗通道II(4-5-2)通过面板(4-1)的冲洗水通道(4-11)与外部高压水管路相连接，且喷嘴座冲洗通道II(4-5-2)与冲洗水通道(4-11)同轴线设置。

6.根据权利要求3-5任一项所述的基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，其特征在于，所述灯源防护玻璃(4-9)通过灯源防护玻璃固定法兰(4-8)与灯源防护基体(4-7)密封连接，相机防护玻璃(4-3)通过相机防护玻璃固定法兰(4-4)与相机防护基体(4-2)密封连接。

7.根据权利要求6所述的基于图像分析的土压平衡盾构机滚刀磨损监测装置，其特征在于，在步骤S1中，所述图像预处理的步骤包括：

a.对所采集图像进行二值化处理；

b.定位滚刀(8-2)所在刀箱(8-1)的四个内顶角为特征点，分别为特征点A、B、C和D；

c.将四个特征点A、B、C和D与工控机中存储的内角模板中的相应位置的特征点A₀，B₀，C₀和D₀进行图像透视变换，以恢复图像形状。